Os ecossistemas costeiros do mundo - áreas como pântanos de maré e florestas de mangue - têm o potencial de armazenar e sequestrar grandes quantidades de carbono, conhecido coletivamente como carbono azul.

O ex-presidente Barack Obama em 2014 fez da pesquisa sobre a compreensão da dinâmica do carbono nesses ecossistemas costeiros uma prioridade devido à sua importância para o ciclo global do carbono.

Apesar de seu papel como sumidouros potenciais - ou depósitos - de carbono, ainda não está claro como diferentes processos biofísicos influenciam a dinâmica do carbono nesses ecossistemas.

Usando fundos de seu prêmio de desenvolvimento inicial de carreira de docente da National Science Foundation recentemente concedido, Rodrigo Vargas, da Universidade de Delaware, estabelecerá um laboratório ao ar livre na reserva St. Jones, que é um componente da Reserva Nacional de Pesquisa Estuarina do Delaware (DNERR) e parte da Reserva Nacional de Pesquisa Estuarina (NERR). Seus esforços de pesquisa contribuirão para uma melhor compreensão dos fluxos de carbono verticais e laterais - a quantidade de carbono trocado entre a terra e a atmosfera, e a quantidade de carbono trocada entre a terra e o oceano costeiro - nas zonas úmidas costeiras das marés.

Por meio do prestigioso prêmio NSF Career, Vargas, professor associado do Departamento de Ciências de Plantas e Solo na Faculdade de Agricultura e Recursos Naturais (CANR) da UD, também trabalhará para capacitar alunos de minorias integrando-os à pesquisa, atividades educacionais e de divulgação, e aumentará o capital social através do fortalecimento da rede de alunos, profissionais da ciência e pesquisadores em pântanos salgados em Delaware e além.

Fluxos verticais e laterais

Os fluxos verticais de carbono envolvem a quantidade de carbono que vai do solo para a atmosfera ou da atmosfera para o ecossistema e serão estimados medindo os fluxos de dióxido de carbono (CO2) e metano (CH4), dois gases de efeito estufa importantes.

"A troca líquida de CO2 entre a atmosfera e a superfície da terra é chamada de troca líquida do ecossistema, "Disse Vargas." Se a troca líquida do ecossistema for negativa, significa que o CO2 está sendo absorvido pelo ecossistema. Se for positivo, significa que o CO2 está sendo liberado na atmosfera, e a forma como quantificamos isso é com a técnica de covariância turbulenta, que mede a troca de massa e energia entre a atmosfera e a superfície terrestre. "

Neste site específico, os pesquisadores estão medindo a troca de CO2 e CH4 entre o ecossistema e a atmosfera usando a primeira torre de covariância parasita estabelecida no estado de Delaware desde 2015. O estabelecimento desta torre foi parcialmente financiado por verbas que Vargas recebeu da Administração Nacional de Aeronáutica e Espaço de Delaware Programa estabelecido para estimular a pesquisa competitiva (NASA-EPSCOR), os Programas Costeiros de Delaware (DCP), e uma concessão inicial da CANR.

A torre faz parte da rede AmeriFlux, um consórcio de cientistas usando uma rede para trabalhar com a técnica de covariância turbulenta, medição dos fluxos de CO2 e CH4 em vários locais nas Américas.

Além dos fluxos verticais, Vargas explicou que também é importante contabilizar os fluxos laterais em sapais, também.

Por estarem localizados na transição entre a terra e o oceano - a interface terrestre-aquática -, o desafio dos pântanos salgados é que sua biogeoquímica também é influenciada pelas marés, que trazem matéria e energia à medida que sobem. Quando as marés recuam, eles retiram matéria e energia, o que torna muito desafiador entender o ciclo do carbono nesses ecossistemas.

"Estudos recentes mostraram que há exportações laterais substanciais de carbono desses ecossistemas para o oceano costeiro e isso é algo que também gostaríamos de entender, ", disse Vargas." É um desafio muito grande e estamos iniciando estudos com o objetivo geral de compreender como diferentes fatores biofísicos regulam os fluxos verticais e laterais de carbono nos pântanos salgados das marés. "

Câmeras remotas

O local também está equipado com câmeras digitais que podem tirar fotos automáticas do ecossistema para estudar a fenologia das plantas. A fenologia vegetal informa sobre os ciclos de vida periódicos das plantas, como a floração ou o período de folhagem. As imagens são tiradas em cores e também em infravermelho, o que permite que os pesquisadores vejam o ecologismo do ecossistema. Essa informação é usada para entender a dinâmica do carbono dos ecossistemas com base em fotografias repetidas, referido como sensoriamento remoto próximo à superfície.

"Você pode ver o índice de verde para quantificar o quão verde é o ecossistema e atingiu o pico em meados de agosto deste ano, e então você começa a perder aquele verde como parte do ciclo anual da vegetação. É também uma oportunidade fantástica para a ciência cidadã e divulgação, "disse Vargas.

A câmera digital não apenas informa aos pesquisadores sobre a ecologização do local, mas também sobre eventos que eles não poderiam pesquisar de outra forma, como quando ocorreram grandes inundações em 2015 e 2016.

"Um evento de inundação foi causado pelo aumento do furacão Joaquin, "Disse Vargas." Com as câmeras, pudemos monitorar a altura e a extensão do nível da água. Em 2016, tivemos outra inundação, mas esta inundação não foi por causa das tempestades do oceano, foi por causa de uma tempestade no interior que trouxe água pelo rio St. Jones e inundou nosso local. "

Todas as imagens estão disponíveis online em tempo real como parte da rede PhenoCam para ajudar a melhorar a transparência e o compartilhamento de dados entre a comunidade científica em geral.

Componente educacional

Vargas também usará o prêmio para oferecer aos alunos da oitava série - que geralmente estão aprendendo sobre o ciclo do carbono por meio do currículo de suas aulas - uma experiência prática de aprendizado relacionado ao carbono.

Vargas planeja trabalhar com profissionais do DNREC e da Reserva St. Jones, bem como com Amy Trauth-Nare, diretor associado sênior de Estudos Profissionais e Continuados da UD, para desenvolver um módulo usando instrução baseada em fenômenos - ou instrução baseada em local, como aprender na reserva St. Jones - para abordar especificamente tópicos sobre carbono e troca de energia em ecossistemas.

Além disso, Vargas está procurando criar oportunidades para alunos de graduação que participam do Programa de Associados em Artes (AAP) da UD, para promover o sucesso acadêmico na ciência, tecnologia, campos de engenharia e matemática (STEM).

"Uma das coisas em que tenho trabalhado desde que comecei na UD é capacitar alunos sub-representados, "Disse Vargas." Ao fornecer oportunidades escolares e aumentar o capital social, fortalecemos a rede de alunos, profissionais da ciência e pesquisadores em Delaware e além. Sou hispânico e os professores hispânicos são uma minoria na UD, e os alunos hispânicos também são uma minoria na UD. Assim, Tenho um forte compromisso em apoiar alunos de graduação e pós-graduação sub-representados nas áreas STEM. Isso é um grande empurrão nesta proposta. "

Vargas trabalhará com David Satran, diretor do Programa Associado em Artes, para personalizar oportunidades para os alunos AAP, e incorporará seus atuais alunos de pós-graduação como mentores dos alunos da AAP.